专利名称：一种新型金合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及贵金属新型金合金及其制备方法，属于电子封装材料领域。
背景技术：
随着微电子、光电子、计算机和半导体行业的发展，超大规模集成电路和高速集成电路，主要朝着高密度、小体积、功能全、智能高等方向发展，这对金合金高可靠封装材料提出了更高的要求。由于金合金具有高的化学稳定性，优良的焊接性能，高的可靠性，因此被广泛地应用于半导体器件、集成电路、模块电路等封装和相应器件的焊接。
对于封装材料用金合金，必须满足如下基本要求(I)对母材的润湿性好、填充性好、熔点低；(2)化学稳定性高；(3)具有高的抗腐蚀性和无毒性，对人体组织无刺激，对环境无污染和破环；(4)具有高的物理与力学性能，如高密度、高硬度、高强度、耐磨性等；(5)具有好的加工性能，如易铸造，好的塑性和可加工性能；(6)通过添加多元合金元素在提高合金性能的同时，可替代昂贵的贵金属元素，降低原材料成本，节约贵金属资源，实现贵金属材料的高效合理利用。金具有优良的抗腐蚀性，如抗氧化、抗硫化和耐盐水腐蚀等；在500°C 1000°C的温度范围内都具有高的稳定性，熔点高(1063°C)，饱和蒸气压低，耐磨性好；金合金焊料在焊接过程中，为了提高焊接质量，而添加了其它合金元素，钎焊零件依靠熔化的钎料连接起来，钎焊部位的质量和性能主要取决于钎料质量。对于电子封装合金材料，在满足气密性好、耐热冲击性强、封接强度高的同时，还应该具备清洁性和溅散性的要求。对于形成的多元系共晶合金，具有熔点低、流动性好、快速凝固组织均匀等特点，较传统电沉积法、普通铸造法、叠层冷轧复合法、电镀沉积法等，合金组织均匀性提高、综合性能明显改善，制造工序减少，加工成本降低，成品率提高，更加适应于批量化生产的需要。
发明内容
本发明的新型金合金，其特征在于其化学成份(重量％)为1.0 10. OBi，1.0 10. OGe,1. 0 10. OSn,1. 0 5. OSb,1. 0 5. OSe, 0.1 1. OPd, 0.1 1. OLa, 0.1 1. OIn,
余量为Au。本发明的金合金材料，其化学成份重量百分比为1. 0 10. 0%Bi,1. 0 10. 0%Ge,1. 0 10. OSn,1. 0 5. 0%Sb,1. 0 5. 0%Se,0.1 1. OPd, 0.1 1. OLa, 0.1 1. 0%ln,余量为Au。本发明的金合金材料的制备方法，依序包括下列制备工艺步骤(I)选择纯度>99. 99%的合金原材料，根据合金化学成份设计的重量百分比1.0 10. 0%Bi,1. 0 10. 0%Ge,1. 0 10. OSn,1. 0 5. 0%Sb,1. 0 5. 0%Se,0.1 1. OPd,
0.1 1.0La，0.1 1. 0%ln，余量为Au，配料后，在真空中频或高频熔炼炉内合金化，真空度:>1X10 —3Pa ；(2)待熔体过热温度达到100°C 200°C后，保持5 10分钟，进行真空浇注为板材、棒材或铸锭，熔体的快速凝固冷却速率为>1X104K/s ；(3)最终制备得到AuBiGeSnSbSePdLaIn多元系贵金属合金材料；合金锭坯重量为IOOg lOOOg，氧含量〈O. 01% ；合金通过浇铸成形、轧制、拉拔、热处理工艺加工，最终形状为片状、板状、棒状或丝状成品。所述板材尺寸为厚度6 IOmm,宽度40 80mm ;棒材尺寸为直径少8 16mm ;铸锭尺寸为直径C>20 C>40mm。由于钯的熔点为1552°C，具有良好的抗硫化性、耐磨性和加工性能。经研究发现，其它合金添加元素可提高合金的润湿性、抗氧化性等，例如填加B1、Ge、Sn、Sb、Se、La、In等合金元素，可降低合金熔点，有利于提高合金的物理、化学、力学等性能，以及细化合金的组织晶粒、改善流动性和浸润性，所形成的多元合金材料是高焊接性能、高耐腐蚀的材料，是 一类性质优异的电子封装材料。对于金合金的耐腐蚀性能，当金含量大于50%时，合金在各种腐蚀介质中显示出良好的耐蚀性，在金合金中加入钯时，可以进一步提高合金的耐腐蚀性能。许多的实验结果表明，金钯系合金不被硝酸腐蚀。因此,设计AuBiGeSnSbSePdLaIn多元系贵金属合金材料的组成和结构,采用真空高频或中频熔炼炉制备合金，再通过快速凝固浇铸成型、轧制、拉拔、热处理等工艺加工，制备新型金合金，具有重要的理论和应用意义。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。本发明金合金的制备方法，依序包括下列制备工艺步骤(I)选择纯度>99. 99%的合金原材料，根据合金化学成份设计的重量百分比1.0 10. 0%Bi,1. 0 10. 0%Ge,1. 0 10. OSn,1. 0 5. 0%Sb,1. 0 5. 0%Se,0.1 1. OPd,
0.1 1. OLa, 0.1 1. 0%ln，余量为Au，配料在真空中频或高频熔炼炉内合金化，真空度>1X10 —3Pa。(2)待熔体过热温度达到100°C 200°C后，保持5 10分钟，进行真空浇注为板材、棒材和铸锭等。板材尺寸为厚度6 10mm，宽度40 80mm ;棒材尺寸为直径￠8 ^16mm ;铸锭尺寸为直径0>20 0>40mm ;熔体的快速凝固冷却速率为>1X104K/s。(3)最终制备得到AuBiGeSnSbSePdLaIn多元系贵金属合金材料。(4)合金锭坯重量为IOOg lOOOg，氧含量〈0. 01% ；(5)合金通过浇铸成形、轧制、拉拔、热处理等工艺加工，最终形状为片状、板状、棒状、丝状等成品。本发明的新型金合金材料的具体实施列为材料的熔点、密度、抗拉强度、延伸率、硬度及电阻率等，具体如表I所示。表1.金合金的物理、力学和电学性能
权利要求
1.一种金合金材料，其特征在于其化学成份重量百分比为1.0 10. 0%Bi，1.0 10.0%Ge,1. 0 10. OSn,1. 0 5. 0%Sb,1. 0 5. 0%Se，0.1 1. OPd, 0.1 1. OLa, 0.1 1.0%ln,余量为 Au。
2.一种金合金材料的制备方法，其特征在于包括下列制备工艺步骤(1)选择纯度>99.99%的合金原材料，根据合金化学成份设计的重量百分比1.0 10.0%Bi,1. 0 10. 0%Ge,1. 0 10. OSn,1. 0 5. 0%Sb,1. 0 5. 0%Se，0.1 1. OPd, 0.1 1.0La，0.1 1. 0%ln，余量为Au，配料后，在真空中频或高频熔炼炉内合金化，真空度>1X10 —3Pa ； (2)待熔体过热温度达到100°C 200°C后，保持5 10分钟，进行真空浇注为板材、棒材或铸锭，熔体的快速凝固冷却速率为>1X104K/s ； (3)最终制备得到AuBiGeSnSbSePdLaIn多元系贵金属合金材料； (4)合金锭坯重量为IOOg lOOOg，氧含量〈O.01% ； (5)合金通过浇铸成形、轧制、拉拔、热处理工艺加工，最终形状为片状、板状、棒状或丝状成品。
3.根据权利要求2所述的一种金合金材料的制备方法，其特征在于所述板材尺寸为厚度6 10mm，宽度40 80mm ;棒材尺寸为直径0>8 0n6mm ;铸锭尺寸为直径0>20 中40臟。
全文摘要
本发明公开了一种贵金属新型金铋锗锡合金及其制备方法，属于电子封装材料领域。金合金的重量百分比化学成份为(重量％)1.0～10.0Bi，1.0～10.0Ge，1.0～10.0Sn，1.0～5.0Sb，1.0～5.0Se，0.1～1.0Pd，0.1～1.0La，0.1～1.0In，余量为Au。其制备方法为将金(Au)、铋(Bi)、锗(Ge)、锡(Sn)、锑(Sb)、硒(Se)、钯(Pd)、镧(La)、铟(In)等合金元素，按其合金化学成分设计配方比例配好，在真空高频或中频熔炼炉中制备成AuBiGeSnSbSePdLaIn多元合金，合金再通过浇铸成形、轧制、拉拔、热处理等工艺加工，最终形状为片状、板状、棒状、丝状等成品。该合金具有良好的润湿性、低熔点、耐腐蚀、无毒性、对人体无刺激性等特点，主要应用于半导体器件、集成电路、模块电路等封装和器件的焊接，具有广阔的应用前景。
文档编号C22C5/02GK103014401SQ201210513938
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者谢明, 陈永泰, 张吉明, 杨有才, 刘满门, 王塞北, 杨云峰, 胡洁琼, 崔浩 申请人:昆明贵金属研究所